Die Oxyfuel-Technologie ermöglicht Verbrennungsprozesse, bei denen die Abgase fast vollständig aus CO₂ bestehen. Daher kann das CO₂ aus den Verbrennungsabgasen durch Carbon Capture and Storage (CCS) Verfahren effizient abgeschieden werden, um zu verhindern, dass CO₂ in die Erdatmosphäre gelangt. Im Vergleich zur herkömmlichen Verbrennung mit Luft ist die Hauptgaskomponente CO₂, welche andere Materialeigenschaften als N2 aufweist und daher die Verbrennungseigenschaften verändert. Dies betrifft z.B. das Zündverhalten des Brennstoffs, die Schadstoffemissionen und die Wärmeübertragung. Insbesondere die Wärmeübertragung verändert sich aufgrund der stark absorbierenden Eigenschaften von CO₂ im thermischen Spektrum. Während viele Studien diesen Verbrennungsprozess im Labormaßstab mit Kohle als Brennstoff untersuchten, wird hier ein halbindustrieller Maßstab für die Verbrennung von gemahlener Biomasse unter Oxyfuel-Bedingungen betrachtet. Zunächst wurde ein bestehender Oxyfuel-Laborbrenner auf eine halbindustrielle Größe skaliert. Hierfür wurden numerische Simulationen und dimensionslose Größen verwendet. Auf Grundlage der geometrischen Ergebnisse dieses Verfahrens wurde ein 500 kW-Brenner hergestellt und in einer halbindustriellen Brennkammer installiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass unabhängig vom Brennstoff eine starke Rezirkulationszone in der Nähe des Brenners für die aerodynamische Stabilisierung der Flamme maßgebend ist. Dies bedeutet, dass alle Verbrennungsparameter, wie z.B. eine höhere thermische Leistung oder ein geringerer O₂-Gehalt im Oxidationsmittel, die beide zu einem höheren Impulsverhältnis zwischen Sekundär- und Primärstrom führen, die Rezirkulationszone verstärken. Außerdem sollte die Geschwindigkeit des Sekundärstroms hoch genug sein, um die Partikel zu tragen. Der O₂-Gehalt im Oxidationsmittel kann jedoch nicht beliebig reduziert werden. CO-Emissionen nehmen bei Biomasse unterhalb von 27 vol% deutlich zu, während Kohle eine geringere O₂-Anreicherung im Oxidationsmittel erfordert. Es wird angenommen, dass dies hauptsächlich auf die kleineren Partikel der Kohle zurückzuführen ist. Ein Wärmestromsensor wurde zur Messung des absoluten Strahlungswärmestroms an der Brennkammerwand verwendet. Bei der Verbrennung von Biomasse ist der Strahlungswärmestrom bei allen O₂-Konzentrationen im Falle von Oxyfuel höher als bei der Verbrennung mit Luft. Bei Braunkohle hingegen liegen die Messergebnisse für Oxyfuel durchweg unter denen der Luftverbrennung. Beim Vergleich der Wärmestrahlung von Biomasse und Braunkohle zeigt die Biomasse einen deutlich höheren Strahlungswärmestrom; es wird angenommen, dass der höhere Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in der Biomasse zu einer stärkeren lokalen Wärmefreisetzung und damit zu einem höheren Strahlungswärmestrom führt. Bei einer Erdgasflamme ist der Strahlungswärmestrom bei allen Oxyfuel-Bedingungen höher als bei der Luftfeuerung. Dies kann vermutlich auf eine lokale Verschiebung der Hauptreaktionszone zurückgeführt werden. Um den Strahlungsaustausch bei der Oxyfuel-Verbrennung mit numerischen Simulationen effizient berechnen zu können, wurden mehrere Gasstrahlungsmodelle in den Open-Source-Code OpenFOAM implementiert und getestet. Die Modelle Full Spectrum Correlated-k (FSCK) und Weighted Sum of Gray Gases (WSGG) zeigen gute Näherungen des Strahlungswärmestroms an die gemessenen Daten in der Brennkammer, wobei das WSGG eine geringere Rechenzeit hat als das FSCK.